Дано:
V1(КОН) = 200 мл = 0,2 л C1(КОН) = 0,25 моль/л V2(HCl) = 300 мл = 0,3 л C2(HCl) = 0,5 моль/л
Найти:
a(H+) - активность ионов водорода в полученном растворе
Решение:
Рассчитаем количество вещества КОН и HCl:
n(КОН) = C1(КОН) * V1(КОН) = 0,25 моль/л * 0,2 л = 0,05 моль
n(HCl) = C2(HCl) * V2(HCl) = 0,5 моль/л * 0,3 л = 0,15 моль
Определим, какое вещество находится в избытке:
В реакции нейтрализации 1 моль КОН реагирует с 1 молем HCl.
Так как n(HCl) > n(КОН), HCl находится в избытке.
Рассчитаем количество вещества HCl, оставшегося после реакции:
n(HCl) (оставш.) = n(HCl) - n(КОН) = 0,15 моль - 0,05 моль = 0,1 моль
Рассчитаем концентрацию ионов водорода в полученном растворе:
C(H+) = n(HCl) (оставш.) / (V1 + V2) = 0,1 моль / (0,2 л + 0,3 л) = 0,2 моль/л
Рассчитаем активность ионов водорода с использованием приближенного уравнения Дебая-Хюккеля:
log(a(H+)) = log(C(H+)) - 0,509 * Z(H+)^2 * √I
I - ионная сила раствора. Так как раствор достаточно разбавлен, можно принять I ≈ C(H+) = 0,2 моль/л
a(H+) = 10^(log(0,2) - 0,509 * 1^2 * √0,2) ≈ 0,158 моль/л
Ответ:
Активность ионов водорода в полученном растворе равна приблизительно 0,158 моль/л.